CN105729229B - 具备确认有无异物的视觉传感器的加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具备确认有无异物的视觉传感器的加工装置。加工装置具备机床、固定工件的托盘、使该托盘移动来进行更换的托盘更换器、以及在托盘装卸工件的工件装卸单元。并且，加工装置具备对托盘进行拍摄的视觉传感器，从该视觉传感器的拍摄图像来检测在对托盘的工件供给时有咬入可能性的异物。在检测出异物时，中断向托盘的工件供给动作。

Description

具备确认有无异物的视觉传感器的加工装置
技术领域
本发明涉及一种具有这样功能的带有工件装卸单元的加工装置：通过视觉传感器监视托盘上的异物，确认在固定工件时有无有咬入可能性的异物。
背景技术
在具有自动更换固定了工件的托盘(pallet)的托盘更换器的加工装置中，在该托盘的工件固定部附着有切屑等异物的情况下，有可能产生因异物的咬入引起的工件固定位置的错位或工件固定不良。为了防止这样的异物咬入，已知的有：在更换工件或托盘时通过流体进行异物清洗的装置。
在日本特开2006-43866号公报和日本特开平11-207561号公报中公开了使用机器人的托盘更换所相关的技术。在日本特开平5-285800号公报中公开了使用具备摄像头的机器人进行工件更换的系统。在日本特开2009-090388号公报中公开了关于清洗托盘的工件固定部的技术。在日本实开平1-175192号公报和日本特开2003-225841号公报中公开了检测出工件或托盘的支承状态并进行异物清洗的系统。在日本实公平7-53880号公报中公开了监视附着到工件的异物的系统。
然而，在上述专利文献所公开的技术中没有监视异物的附着状态的功能，因此存在即使在没有异物的情况下也进行清洗的问题。此外，还存在在清洗后残留有异物的情况下无法检测出该异物这样的问题。
即，在日本特开2006-43866号公报和日本特开平11-207561号公报中没有提及与异物的附着状态相关的内容。在日本特开平5-285800号公报中没有提及监视异物的附着状况。在日本特开2009-090388号公报中没有提及监视异物的功能。在日本实开平1-175192号公报和日本特开2003-225841号公报中没有提及在工件固定前监视异物的附着状态，对于有咬入可能性的异物防范于未然的功能。在日本实公平7-53880号公报中没有提及工件固定部的异物附着。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具备了确认有无异物的视觉传感器的加工装置，能够监视异物的附着状态、仅在需要清洗托盘的工件固定部时进行清洗，由此能够缩短清洗时间和节约清洗用流体，并且能够清洗到去除异物为止，从而能够降低异物咬入的可能性。
本发明的加工装置，具备机床、固定工件的托盘、使该托盘移动来更换所述机床内的托盘的托盘更换器、以及在所述托盘装卸工件的工件装卸单元，其中，所述加工装置具备：视觉传感器，其在所述机床的加工室外部对所述托盘进行拍摄；信息处理装置，其处理所述视觉传感器的信息来检测在对所述托盘的工件供给时有咬入可能性的异物；以及工件供给动作中断指令输出单元，在所述工件供给时检测出有咬入可能性的异物的情况下，所述工件供给动作中断指令输出单元输出用于中断对所述托盘的工件供给动作的指令。
也可以是，所述工件装卸单元具备负载传感器，在对所述托盘的工件供给时通过该负载传感器检测出异常负载的情况下，中断该工件供给动作。
也可以是，所述工件装卸单元是机器人。
也可以是，该加工装置还具有：通知单元，其向作业人员通知工件供给被中断这一情况。
也可以是，该加工装置还具有：异物去除单元，其去除附着在所述托盘上的异物，在所述工件供给动作被中断的情况下，通过所述异物去除单元去除异物。也可以是，在通过所述异物去除单元去除异物后，通过所述视觉传感器拍摄所述托盘，在没有检测出在对托盘的工件供给时有咬入可能性的异物的情况下，继续进行该工件供给。并且，也可以是，所述异物去除单元被设在所述工件装卸单元上。
也可以是，构成为所述工件装卸单元进行托盘的更换。
也可以是，构成为所述工件装卸单元进行托盘更换，在所述托盘更换时检测出异常负载的情况下中断托盘更换动作。
也可以是，所述视觉传感器被搭载在所述工件装卸单元上。
根据本发明，能够提供一种具备了确认有无异物的视觉传感器的加工装置，能够监视异物的附着状态、仅在需要清洗时进行清洗，由此能够缩短清洗时间和节约清洗用流体，并且能够清洗到去除异物为止，从而能够降低异物咬入的可能性。
附图说明
根据参照附图的以下的实施例的说明，使本发明的所述以及其他目的和特征变得更加明确。
图1是本发明所涉及的具备确认有无异物的视觉传感器的带有机器人的加工装置的外观立体图。
图2是表示图1的带有机器人的加工装置的功能的框图。
图3是表示在不具备异物去除单元的加工装置中执行的异物去除处理的过程的流程图。
图4是表示具备异物去除单元的加工装置所执行的异物去除处理的过程的流程图。
具体实施方式
使用图1(外观立体图)和图2(功能框图)说明本发明所涉及的、具备确认有无异物的视觉传感器的带有机器人的加工装置。
如图1所示，加工装置由机床1、固定工件的托盘2、对该托盘2进行工件的装卸的工件装卸单元3、用于使托盘2移动来更换机床1内的托盘2的托盘更换器4、至少一个视觉传感器5、对该视觉传感器5的信息进行处理的信息处理装置6构成。
该加工装置具有如下功能：通过视觉传感器5监视托盘2上的异物，确认有无在将工件固定在托盘2上时可能咬入的异物。作为工件装卸单元3可以使用机架装卸机或机器人。在图1所示的加工装置中，作为工件装卸单元3使用机器人。此外，工件装卸单元3也可以兼托盘更换器4。
图1的加工装置通过视觉传感器5拍摄位于机床1外的托盘2的工件固定部(设为监视范围)。但是，通过视觉传感器5可拍摄的范围并不局限于托盘2的工件固定部。也可以将视觉传感器5搭载在工件装卸单元3上。
优选的是，在工件的加工结束后到下个工件供给之前的期间进行基于视觉传感器5的异物监视。但是，如果是在异物监视后到向托盘供给下个工件之前的期间在监视范围内没有新附着异物的时候，则并不局限于从工件的加工结束后到下个工件供给之前的期间进行异物的监视。
具有如下功能：通过信息处理部(信息处理装置6)对视觉传感器5拍摄到的信息进行处理，由此检测出监视范围内的异物附着以及附着位置。为了从图像检测出异物附着位置，考虑如下的方法。但是，从图像检测出异物附着位置的方法并不局限于下述内容。
1.使用异物与监视范围的色差的方法
作为主要异物的切屑的颜色由工件材质来大致决定。因此，将监视范围着色成与异物不同的颜色，将色度或亮度与监视范围本来的颜色相比为某阈值以上不同的部分检测为异物附着位置。
2.利用模板图像的方法
预先在没有附着有异物的状态下拍摄监视范围，并将该画面保存为正常状态的模板图像。然后，在进行异物监视时从与模板图像相同的位置/姿势拍摄监视范围，并比较该拍摄图像与模板图像。然后，将在两个图像之间颜色或亮度为某阈值以上的不同位置检测为异物附着位置。
3.登记托盘上的工件固定部等特定部分
预先将托盘上的工件固定部等特定部分登记为若附着有异物则在工件供给时有可能引起咬入的位置。但是，有可能引起咬入的位置并不局限于托盘上的工件固定部，可根据托盘更换器结构或工件固定方法来适当决定。在有可能引起异物咬入的位置包含通过上述异物检测方法检测出的异物附着位置中至少一个异物附着位置的情况下，上述信息处理部(信息处理装置6)判断为有异物咬入的可能性。
在判断为有切屑咬入的可能性的情况下，工件装卸单元3中断向托盘2的工件供给。作为本发明的实施方式，加工装置具有通知中断了工件供给动作的通知单元7以及去除可能引起上述咬入的位置的异物的异物去除单元8中的至少一个。
作为上述通知单元7考虑向信息显示画面显示警报或警告灯、警报声，但也可以使用其他手段。异物去除单元8既可以是托盘更换器4所附带的单元，也可以是独立于托盘更换器4的单元(手上安装有冷却枪的机器人等)。工件装卸单元3也可以兼异物去除单元8。
在加工装置没有异物去除单元8的情况下，在中断工件供给动作时，通知单元7向作业人员通知这一情况，催促去除异物。另一方面，在加工装置具备异物去除单元的情况下，在中断工件供给动作时，该异物去除单元去除可能引起上述咬入的位置的异物。
结束基于异物去除单元8或作业人员的异物去除作业后，通过视觉传感器5再次进行拍摄，监视异物的附着状态。在判定为异物去除后在可能引起咬入的位置还存在异物的情况下，再次进行向作业人员的通知或基于异物去除单元8的异物去除。重复进行该作业直到在可能引起咬入的位置没有检测出异物为止，由此去除有咬入的可能性的异物。在可能引起咬入的位置没有检测出异物的情况下，继续进行工件供给动作(中断的情况下重新开始)。
图3是表示在没有异物去除单元的加工装置中进行的异物检测去除处理的过程的流程图。以下，按各步骤进行说明。
·[步骤sa01]在托盘2的工件固定部附着有切屑等异物的情况下，通过视觉传感器5拍摄可能引起异物的咬入的位置。
·[步骤sa02]根据所拍摄的图像，判定在托盘2的工件固定部是否附着有异物，在附着有异物的情况下(是)向步骤sa03转移，在没有附着有异物的情况下(否)向步骤sa07转移。
·[步骤sa03]判定是否需要去除附着在托盘2的工件固定部的异物，在需要去除的情况下(是)向步骤sa04转移，在不需要去除的情况下(否)向步骤sa07转移。
·[步骤sa04]中断向托盘2的工件供给。
·[步骤sa05]通过警报向管理员通知需要去除附着在托盘2的工件固定部的异物。
·[步骤sa06]去除异物，返回到步骤sa01，继续进行该处理。
·[步骤sa07]在托盘2的工件固定部没有附着有异物或即使附着有异物也不需要去除，因此继续(或重新开始)进行向托盘2的工件供给。
图4是表示具备异物去除单元的加工装置所执行的异物检测去除处理的过程的流程图。以下，按各步骤进行说明。
·[步骤sb01]在托盘2的工件固定部附着有切屑等异物的情况下，通过视觉传感器5拍摄可能引起异物的咬入的位置。
·[步骤sb02]根据所拍摄的图像，判定在托盘2的工件固定部是否附着有异物，在附着有异物的情况下(是)向步骤sb03转移，在没有附着有异物的情况下(否)向步骤sb06转移。
·[步骤sb03]判定是否需要去除附着在托盘2的工件固定部的异物，在需要去除的情况下(是)向步骤sb04转移，在不需要去除的情况下(否)向步骤sb06转移。
·[步骤sb04]中断向托盘2的工件供给。
·[步骤sb05]驱动异物去除单元来去除异物，返回到步骤sb01，继续进行该处理。
·[步骤sb06]在托盘2的工件固定部没有附着有异物或即使附着有异物也不需要去除，因此继续(或重新开始)进行向托盘2的工件供给。
在此，对工件装卸单元3进行补充说明。工件装卸单元3也可以具有触觉传感器。通过设在工件装卸单元3上的触觉传感器监视在托盘安装工件时的负载或该托盘搬运时的负载，由此能够检测出通过视觉传感器5无法检测出的工件供给的异常。
为了检测上述工件供给的异常的负载，可以采用以下的方法。
1.将特定值设定为正常负载的上限值或下限值中的至少一方，在上述触觉传感器检测出偏离该范围的负载的情况下判断为异常。也可以对每个作业工序设定正常负载的上限值、下限值。
2.在工件供给动作正常的状态下，检测并存储工件安装或托盘搬运动作所需要的负载，在检测出与之不同为一定值以上的负载的情况下判断为异常。
通过上述的本发明的实施方式的装置能够实现如下的效果。
在向托盘供给工件前对移动路径或固定部中的异物的附着进行监视，在有异物咬入的可能性的情况下通过中断工件供给动作能够防范于未然异物的咬入。此外，在去除异物后通过视觉传感器确认落有异物，由此能够确实地去除异物。
一般地，托盘2的工件固定部不是平坦的，因此为了通过固定的摄像头监视异物的附着状态，需要将摄像头设置在恰当的位置或设置多个摄像头。但是，虽然为了不与工件或夹具发生干扰而限定能够设置摄像头的位置，但并不局限于必须将摄像头设置在恰当的位置。此外，为了设置多个摄像头而需要较多的空间。
相反，通过在机器人上安装视觉传感器，能够对传感器的位置和角度进行各种变更，因此与使用固定的摄像头的情况相比，能够以较少的视觉传感器对托盘的异物的附着状态进行监视。
并且，通过在机器人上搭载触觉传感器且同时使用视觉传感器，能够通过触觉传感器检测出通过视觉传感器无法检测出的异物或由其他原因引起的固定不良。监视向托盘安装工件时的负载或托盘搬运时的负载，在检测出异常的负载的情况下，中断向托盘的工件安装作业或托盘更换作业。若检测出的负载过大，则有可能存在通过视觉传感器无法检测出的程度的小异物的咬入或成为固定用夹具的故障等紊乱的物体，另一方面，在检测出的负载过小的情况下，产生夹具的磨损等，工件或托盘移动时的阻力有可能减小。

Claims (9)

1.一种具备工件装卸单元的加工装置，具备机床、固定工件的托盘、使该托盘移动来更换所述机床内的托盘的托盘更换器、以及在所述托盘装卸工件的工件装卸单元，其特征在于，所述加工装置具备：
视觉传感器，其在所述机床的加工室外部对所述托盘进行拍摄；
信息处理装置，其根据所述视觉传感器的信息来检测在工件供给时有咬入可能性的异物；以及
工件供给动作中断指令输出单元，在检测出所述工件供给时有咬入可能性的异物的情况下，所述工件供给动作中断指令输出单元输出用于中断工件供给动作的指令；
其中，所述工件装卸单元具备负载传感器，在工件供给时检测出异常负载的情况下，中断工件供给动作；
所述检测出异常负载包括：
设定正常负载范围，当所述负载传感器检测出的负载偏离所述正常负载范围，则判定为异常负载；或者
在工件供给动作正常的状态下，检测并存储工件安装或托盘移动动作所需要的负载，在检测出与所述所需要的负载相差一定值以上的负载的情况下，则判定为负载异常。
2.根据权利要求1所述的具备工件装卸单元的加工装置，其特征在于，
所述工件装卸单元是机器人。
3.根据权利要求1所述的具备工件装卸单元的加工装置，其特征在于，
该加工装置还具有：通知单元，其向作业人员通知工件供给被中断这一情况。
4.根据权利要求3所述的具备工件装卸单元的加工装置，其特征在于，
该加工装置还具有：异物去除单元，其去除附着在所述托盘上的异物，
在所述工件供给动作被中断的情况下，去除异物。
5.根据权利要求4所述的具备工件装卸单元的加工装置，其特征在于，
在通过所述异物去除单元去除异物后，通过所述视觉传感器拍摄所述托盘，在没有检测出在工件供给时有咬入可能性的异物的情况下，继续进行工件供给。
6.根据权利要求4或5所述的具备工件装卸单元的加工装置，其特征在于，
所述工件装卸单元具有所述异物去除单元，进行异物去除。
7.根据权利要求4或5所述的具备工件装卸单元的加工装置，其特征在于，
所述工件装卸单元进行托盘的更换。
8.根据权利要求4或5所述的具备工件装卸单元的加工装置，其特征在于，
所述工件装卸单元进行托盘更换，在所述托盘更换时检测出异常负载的情况下中断托盘更换动作。
9.根据权利要求4或5所述的具备工件装卸单元的加工装置，其特征在于，
所述视觉传感器被搭载在所述工件装卸单元上。
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